RIAA-förstärkare som följer idelakurvan inom +/- 0,04 dB! 
Fantastiskt! ... eller?
Orsaken till att jag började skriva om det här var en artikel jag hittade på nätet, där en person konstruerat en RIAA-förstärkare (förklaring lite längre ner) med extremt noggrann frekvenskompensation, bara +/- 0,04 dB avvikelse från idealkurvan. Mer om det lite längre ner, men först en personlig fråga:

Om du är vuxen nu, vad tyckte du om lektionerna i ellära när du gick på högstadiet?
I min klass satt de flesta och halvsov, och det är kanske inte så konstigt. Man behöver inte kunna Ohms lag för att kunna tända ljuset, slå på spisen, eller lyssna på en musikanläggning. De som inte mindes elläran från högstadiet hade sedan ingen chans när det blev elektronik på gymnasiet. Så jag har jag full förståelse för att de flesta har svårt för det här med volt, ampere, watt, dB, TIM, Phon (det har de flesta inte ens hört talas om) och så vidare.
Och, som sagt, man kan hantera både spisen och stereon i alla fall.

Men så vill man ha bättre ljud i anläggningen hemma, kanske skaffa en vinylspelare. Och så läser man artikeln om   RIAA-förstärkaren med bara 0,04 dB avvikelse från idealkurvan... Den måste du ha! Eller?

Det finns en talesätt som du säkert har hört några gånger tidigare:
En kedja är inte starkare än sin svagaste länk.

Antag att du vill tillverka en kedja, men du använder olika grov ståltråd till de olika länkarna.
Första länkens trådarea är 0,25 kvadratmillimeter (mm2). Nästa länk hela 5 mm2, sedan 0,3 mm2, sedan tre länkar på hela 25 mm2, sedan en på 0,5 mm2 och slutligen en på 0,1 mm2.
Den sista länken i kedjan brister om man hänger upp ett föremål i kedjan som väger mer än 5 kg.
Att flera av länkarna klarar 2500 kg spelar ingen roll alls. Kedjan brister ändå när den svagaste länken ger upp.

Samma sak gäller när man lyssnar på musik hemma.
Det är mycket som påverkar hur det till slut låter när du lyssnar på musiken från en vinylskiva:
Rummet musikerna spelar i, mikrofoner, mixer, graverförstärkare, graververk, pressning av vinylskivan, pickup, RIAA-steg, förförstärkare, slutsteg, högtalare, rummet du lyssnar i och slutligen din egen hörsel.
RIAA-förstärkaren är alltså bara en länk i en ganska lång kedja.
Ska vi börja med att förklara vad en RIAA-förstärkare gör, om du redan vet det kan du hoppa hit.

Så vi börjar med att förklara vad RIAA står för:

Det är enkelt uttryckt en standard för inspelning och avspelning av vinylskivor.
Vid inspelningen passerar signalen två första ordningens filter: Ett med brytfrekvens 500 Hz, som dämpar basen, mer ju lägre frekvens den har, och ett med brytfrekvens 2 kHz, som ökar diskanten, mer ju högre frekvensen är:

Vid inspelningen passerar signalen tre första ordningens filter:

Ett med brytfrekvens (-3 dB) 2 kHz, som ökar diskanten med 6 dB/oktav över brytfrekvensen

Ett med brytfrekvens (-3 dB) 500 Hz, som minskar basen med 6 dB / oktav under brytfrekvensen

Ett med brytfrekvens (-3 dB) 50 Hz, som planar ut basen.
Vid uppspelning passrar signalen också tre första ordningens filter, fast nu med omvänd funktion:

Ett med brytfrekvens (-3 dB) 2 kHz, som minskar diskanten med 6 dB / oktav över brytfrekvensen

Ett med brytfrekvens (-3 dB) 500 Hz, som ökar basen med 6 dB / oktav under brytfrekvensen

Ett med brytfrekvens (-3 dB) 50 Hz, som planar ut basen.

Resultatet blir att man återigen har en rak frekvensgång.
Det här har två fördelar:
Eftersom basen i musik är avsevärt kraftigare än resten av musiken skulle odämpad bas resultera i väldigt breda spår på skivan, speltiden skulle förkortas rejält. Nu får man smalare spår och längre speltid.
Diskantljud i musiksammanhang har väldigt liten amplitud. De kan därför förstärkas så att de får en högre ljudnivå i förhållande till skivans graverbrus.

Vid uppspelningen av skivan gör diskantdämpningen att diskanten återfår sin normala nivå, samtidigt som det högfrekventa graverbruset dämpas.

OK, då är frågan -- är det någon idé att satsa vad det kostar extra för att få en max avvikelse på +/- 0,04 dB från en perfekt RIAA-kurva?

Först gäller det att hitta kondensatorer med 0,5 % tolerans. Nästan ingen vanlig komponentleverantör har det eftersom efterfrågan är i stort sett noll. Och om man hittar dem, så kan man räkna med 20 - 30 gånger högre pris än motsvarande med 5 % noggrannhet (som ger en maxavvikelse på 0,5 dB).
Men visst är +/- 0,04 dB ovanligt noggrannt i ett RIAA-steg. Fast... har det någon betydelse?

Så gör hans RIAA-förstärkares fantastiska linearitet någon nytta?

Låt oss se hur verkligheten fungerar, och nu kommer vi in på det som de flesta har svårt för:
Att sätta in en detalj i sitt sammanhang, och se om detaljen spelar någon roll i det stora hela.
Och en RIAA-förstärkare är som sagt bara en länk i en lång kedja mellan musikerna som spelas in och dina öron.

Att bara hantera elektriska signaler linjärt (som i en förförstärkare eller ett slutsteg) är ganska enkelt. Likaså att kompensera för en RIAA-kurva, +/- 0,5 dB är inga problem med standardkomponenter.
Det svåra blir när man ska omvandla luftrörelser eller mekaniska rörelser till elektriska signaler (mikrofon och pick-up) och elektriska signaler till luftrörelse (högtalare), och sedan transportera ljudvågorna från högtalarna till dina öron i ett vanligt rum med alla ljudreflexer och resonanser som ett vanligt rum har.

Låt oss börja från början. Mikrofonerna som används vid nästan all musikinspelning.

Renodlad syntmusik utan sång kan visserligen gå direkt till en mixer, men alla akustiska instrument och röster måste passera en eller flera mikrofoner som omvandlar mikrofonmembranens rörelser till elektriska signaler som kan användas när man mixar och spelar in musiken.
Så hur linjär är en riktigt bra mikrofon?

Vi tar i rejält, och tar en av världens dyraste (och finaste) sångmikrofoner, Shure KSM43/SG. (Pris c:a 800 USD).
Den har en för mikrofoner ovanligt linjär frekvenskurva:


Hoppsan! Här var det inga +/- 0,04 dB. Även om vi struntar i fallet under 100 Hz så blir det ändå c:a +/- 4 dB inom resten av det hörbara området.

Här är frekvenskurvan för en annan kvalitetsmikrofon, AT4033/CL:


Här har man lyckats undvika basbortfallet, mikrofonen lämpar sig bättre för inspelning av exempelvis en orkester.
Men det är ändå ungefär samma maxavvikelser. Det går lite upp och ner, totalt c:a +/- 4 dB även här.

Det spelar givetvis ingen som helst roll hur perfekt förstärkaren klarar RIAA-normen, det blir inte bättre än källan, och den har alltså redan från början (mikrofonerna) avvikelser på flera dB.

Men låt oss anta att någon ändå hittat "den perfekta inspelningen". Inte en mikro-decibel fel någonstans.
Då har vi följande steg innan skivans spår omvandlats till ljud:
Skivspelarens pick-up, RIAA-steget,  förförstärkaren, slutsteget och högtalarna.
Tyvärr är redan det första av de här stegen ett problem. Om en pickup inte har exakt rätt nåltryck, är exakt vinkelrät mot skivspåret och har perfekt anti-skating blir det problem. Och även om allt är perfekt inställt är den ändå inte bättre än en vanlig mikrofon på linearitet.
Titta nu på specifikationerna på olika pickuper. Vi har gjort det. Ta Ortofon:s 2M Black som exempel. Den kostar c.a 6000 kr, så det är ingen skräpsak. Hur anges frekvensomfånget? 20 - 31000 Hz  -3 dB. Så även med en lyxpickup av stora mått blir det ändå inte bättre än så.
Så hittills har vi två delar som vardera ger ojämnheter på flera dB: Mikrofonerna vid inspelningen, och pick-upen vid uppspelning av skivan.
Jag skulle kunna avsluta resonemanget här, du inser givetvis att den superhöga precisionen på den fantastiska RIAA-förstärkaren fullständigt dränks i de ojämnheter som mikrofoner och skivspelarens pick-up har.
Men det är inte över än...
För även om alla förstärkarsteg är helt perfekta, så har vi två saker som återstår efter dem: Högtalarna och rummet.

Så vi hoppar direkt till högtalarna... för nu ska elektriska signaler konverteras till rörelse i ett ganska långt magnetfält som är ytterst svårt att få helt linjärt, samtidigt som upphängningarna av membranet bromsar det i ändlägena så att rörelsen inte kan bli helt linjär när man kommer upp lite i effekt / ljudtryck. Dessutom är transformeringen från ett hårt membran till mjuk luft också ett problem, men vi går inte in på de detaljerna här.
Vi tittar på frekvenskurvan för ett baselement, i det här fallet ett förhållandevis bra sådant.

Upp till drygt 3 kHz håller sig faktiskt nivåerna inom ett 5 dB-intrevall, vilket är ovanligt bra. Att basen faller från c:a 150 Hz beror på att man mäter utan någon låda, så det betyder inget i verkligheten. Om man går över till diskantelementet före 3,5 kHz så håller sig signalen inom c:a 5 dB, och +/- 2,5 dB är ett mycket bra värde för högtalare.

Låt oss nu vara väldigt snälla när vi går in på det sista som påverkar frekvenskurvan.
Vi antar att mikrofonerna vid inspelningen var perfekta, att gravyrverk och dess förstärkare exakt kompenserade RIAA-kurvan, och att såväl pick-up, RIAA-steg, förförstärkare och slutsteg är totalt perfekta.... och att högtalarna är av hög klass, låt oss säga en olinearitet på bara +/- 2 dB när ljudet lämnar högtalarna.
Är vi klara då? Dvs kommer dina öron att höra en signal som varierar max +/- 2 dB?

Nej, tyvärr. Vi har inte tagit med det som brukar förändra frekvensgången mer än något annat:
Rummet.
För ingen av oss bor i rum som består av en stor boll av perfekt ljudisolering och total avsaknad av möbler.
Vi bor tvärtom i hus med vanliga rum, ofta av betong, trä eller andra hårda material. Musikanläggningen placeras normalt i vardagsrummet (eller i ett  speciellt musikrum om vi är riktiga nördar) och där finns diverse hårda föremål som högtalare, förstärkarlådor, musikmöbel, och den ljudkälla man använder (skivspelare i det här fallet). Alla hårda ytor ger reflexer, och mellan många av de olika hårda ytorna bildas resonansfenomen.
Och innan ljudet når våra öron har det alltså gått några meter in i det här rummet... vad innebär det för ljudet?

Hemma hos oss är vardagsrummet ganska väl dämpat. Vi har mjuka mattor och soffan och fåtöljerna är helt klädda med tjock möbelsammet runt om, nästan hela vägen ner till golvet. Två av väggarna har dessutom ganska välfyllda bokhyllor som också ger dämpning. Troligen är vårt vardagsrum bättre än medelsvenskens när det gäller musiklyssning, och det blir inte sämre av att vi har en riktigt bra ljudutrustning: Dator med HD-audio som ljudkälla, ansluten till CM-100-slutsteget som driver två SQ-50H-högtalare. Det blir inte mycket bättre än så.
Men... Hur är det med frekvenskurvan när rummet gjort sitt?

Strunta i alla åsikter, här behöver man göra en riktig mätning för att veta hur det är i verkligheten.

Jag installerade därför ett tongeneratorprogram på datorn, och en dB-mätarapp på min smartphone.
Sedan ställde jag in tongeneratorn på ett svep från 100 till 1000 Hz som upprepades var 5:e sekund.
Hörseln är relativt känslig för ljudvariationer runt 200 - 800 Hz, och jag ville ha lite marginal.
Jag har gjort skärmdumpar av resultaten, och...

Så här ser det ut när jag gör en mätning ungefär en decimeter från högtalarmembranet för att ljudet från högtalaren ska överrösta rummet så gott det går. Det blir därför hyfsat linjärt:

Det här kan man ju leva med, kan man tycka. Kanske 2 dB upp och ner vilket visar att hela "kedjan" hittils är ovanligt bra.
Fast... Nu sitter man ju inte 10 centimeter från högtalarna och lyssnar på musik.

Så låt oss backa från högtalaren till soffan, nu är avståndet drygt två meter.
Vi gör om mätningen under identiska förutsättningar, bara ett mera realistiskt lyssningsavstånd.
Så här blir frekvenskurvan nu, trots att det som sagt är ett ovanligt väldämpat rum:

Till vänser ser du dB-indelningen. Kurvan är alltså långt ifrån rak, det är 16 dB mellan högsta och lägsta nivå.
Alltså +/- 8 dB. Trots att nivån på signalen till högtalarna är precis konstant.

Och om man jämför med "nära-kurvan" ovanför ser man att toppar och bottnar inte är på samma ställe, så det här är alltså själva rummets påverkan, inget annat!
Dessutom: Flytta dig några dm i sidled eller djupled, och kurvan ändras rejält. Resonanser och dämpningar hamnar på andra frekvenser. Så inte nog med att kurvan hoppar upp och ner ganska rejält, den ändras dessutom så fort man flyttar sig i rummet. Och rummets påverkan kan man inte stoppa.
Jo, möjligen om man tömmer rummet helt från alla möbler och klär förstärkaren, högtalarna, datorn, alla väggar, tak och golv med högeffektivt dämpmaterial och dämpar sig själv med en tjock dunkappa... ;-)
Slutsats:
Även om varenda pryl i hela kedjan (från inspelningsstudions mikrofoner hela vägen till högtalarna) hade haft fullständig linearitet, så hade alltså ändå frekvensgången i vårt väldämpade vardagsrum varierat hela +/- 8 dB.
Och ett så väldämpat vardagsrum har inte de flesta, så det blir ännu större variationer i de flesta hem.

Trots det här brukar våra gäster konsekvent berömma oss för det fantastiskt naturliga och levande ljud vår anläggning har.
Hur kan det komma sig, när frekvensgången är så här ojämn?
Det beror på hur vår hörsel fungerar.
Så låt oss lämna elektroniken ett ögonblick och i stället gå in på biologi, närmare bestämt hörselsinnet.

Människans hörsel är en väldigt smart konstruktion. Den är antilogaritmisk. Den "komprimerar" ljudnivåskillnader så att vi klarar ett rejält volymomfång utan att må dåligt av det, se nästa underrubrik.
Skillnaden mellan den lägsta absoluta ljudnivå vi kan uppfatta (0 dB vid 1 kHz) och den ljudnivå där det börjar göra ont i öronen är typiskt 120 dB om hörseln är oskadad.
Ljudtrycksändring räknas också i dB.
En fördubbling av ljudtrycket är c:a 3 dB ökning, oavsett vilket tryck det var från början.
Om man spelar en ton med 1 W effekt från förstärkaren ger det en viss volym från högtalaren.
Ökar man effekten till det dubbla (2 W), ökar ljudtrycket till det dubbla, dvs med 3 dB.
Ökas effekten till det dubbla igen (nu från 2 W till 4 W) så blir det 3 dB även den här gången, totalt 3 + 3 = 6 dB.
Ökar man från 1 W till 8 W (en fördubbling till) blir det totalt 3 + 3 + 3 = 9 dB.
Och ökar man från 1 W till 10 W blir det precis 10 dB (eller 1 B fast man aldrig skriver så...)
+10 dB innebär alltså en ökning av ljudtrycket med 10 gånger.
Om man ökar det ljudtrycket 10 gånger (alltså till 100 gånger det ursprungliga ljudtrycket) så tillkommer ytterligare 10 dB, den totala ökningen är 20 dB. På samma sätt: 30 dB = 1000 gånger, 40 dB = 10 000 gånger och så vidare.

Hörselns ljudkomprimering:

Vår hörsels volymomfång, 120 dB, är alltså hela 1 000 000 000 000 gånger.
En biljon, eller tusen miljarder om man så vill.
Men så upplever vi inte saken. Inte alls!
Vi har 10-antilogaritmisk ljudkänslighet, vilket betyder att det krävs en 10 dB volymökning för vi ska uppleva en fördubbling av volymen. Det här har testats ett otal gånger under årens lopp, och gäller i princip alla människor. Den subjektiva upplevelsen av volymvariationer skiljer sig alltså rejält från den objektiva, verkliga volymvariationen.

Så för att man ska uppleva att det har blivit två fördubblingar, dvs fyra gånger högre volym än det var tidigare, måste ljudtrycket i praktiken ökas 10 + 10 = 20 dB, dvs 100 gånger.
Ska man uppleva ytterligare en fördubbling (alltså till 8 gånger det var från början) måste den verkliga volymen ha ökat 10 x 10 x 10 = 1000 gånger och så vidare.
Så de 120 dB (1 000 000 000 000 gångers) omfång våra öron klarar upplevs bara som drygt 4 000 gånger. (2¹²)
Och det ska vi vara väldigt tacksamma över.

För... låt oss säga att det har varit helt tyst en lång stund, så att din hörsel är "fullt uppskruvad" och du kan höra ljudnivåer på bara runt 0 dB, typ en myggas surrande i rummet.
Så, plötsligt, slår åskan ner i närheten, en "lagom" smäll med 100 dB ljudtryck.
Åskknallen du hör upplevs då som ungefär 1000 gånger högre än ljudet från myggan. Du blir kanske rädd om du överraskas av smällen, men den är inte outhärdlig, du dör inte av chock.
Om hörseln vore linjär skulle ljudet från åsksmällen upplevas som TIO MILJARDER gånger högre än myggans ljud (för det är det). Du skulle dö av skräck.
Men nu är hörseln som sagt en intelligent konstruktion som effektivt jämnar ut de stora ljudvariationer vi har i vår omgivning.

Och hörseln skiljer inte på musik och andra ljud. Så ojämnheter i en frekvenskurva jämnas ut lika mycket. 3 dB upp och ner upplevs bara som knappt 1 dB.
Annars hade du inte kunnat njuta av musik inomhus, som du förstår av den sista frekvenskurvan här ovan.

Så är jag imponerad av att någon gjort en RIAA-förstärkare med +/-0,04 dB noggrannhet? Nej. Av flera skäl:

1. Det är ingen konst att räkna ut komponentvärdena, det gör man med en miniräknare och ytterst enkla formler.
2. Man ska inte göra sig beroende av en komponenttillverkare eller en leverantör när man konstruerar elektronik.  Elfa-Distrelec, TME, RS Components mfl komponentleverantörer lagerför bara polyesterkondensatorer med toleranser ner till 5 procent. Någon har 1%-kondensatorer som är 25 gånger dyrare per styck, men för att klara +/- 0,04 dB krävs 0,5 % tolerans, både vad gäller kondensatorvärden och motståndsvärden, och det hittar man inte lätt. De blir extremt dyra eftersom de görs i försvinnande små serier då de normalt bara används till mätinstrument.
3. Det spelar ingen roll för ljudupplevelsen, eftersom mikrofoner, pick-up, högtalare, rum och hörselns funktion fullständigt överskuggar skillnaden mellan +/- 0,04 dB och +/- 0,5 dB som man får med vanliga standardkomponenter.
Det är som när en mås landar på relingen på ett kryssningsfartyg.
Lutningen som blir av måsens tyngd gör knappast att människor på fartyget ramlar omkull...

Det här får mig att dra slutsatsen att "konstruktören" i själva verket är en glad amatör som satsat på att få fram en snygg siffra, utan tanke på hur värdelös den är när man ser den i sitt sammanhang.

Nog om detta. Jag tror att poängen gått fram tydligt nog:
Om det är +/- 0,04 eller +/- 0,5 dB avvikelse i frekvenskurvan spelar ingen roll. Ingen alls.
Ingen människa hör skillnaden, oavsett vilka "guldöron" man har eftersom frekvenskurvan som når öronen ändå har "fel" på i storleksordningen +/- 8 dB eller mer i alla fall bara på grund av rummet man befinner sig i.

Men det gör inget, dina hörselorgan och hjärnans tolkning av signalerna gör att det ändå låter bra eller till och med njutbart om förstärkare och högtalare är konstruerade av någon som vet hur ljud verkligen fungerar och har satsat på det som hörs i stället för att jaga siffror som inte betyder något för musikupplevelsen.

För att inte blanda ihop korten:
Det här gäller alltså ojämnhet i frekvenskurvan, som brukar anges i dB.
Det ska inte blandas ihop med när man kopplar om mellan olika ljudtryck (anges ju också i dB) med samma frekvens.
Om man exempelvis lyssnar på en 1 kHz - ton, och man kopplar om mellan 70 och 71 dB ljudtryck kan de flesta höra det, om övergången sker plötsligt, alltså inte glidande.
Men...
Om man skulle växla mellan 1 kHz vid 70 dB och 100 Hz vid 80 dB (dvs 10 gånger högre ljudtryck), vilken ton skulle låta högst?
Det skulle faktiskt bli den på 1 kHz, trots att den i verkligheten har 10 gånger lägre volym.

Varför? För att hörseln inte alls är linjär mellan olika frekvenser.
Det är nu Phon kommer in i bilden. Upplevd volym till skillnad från verklig volym vid olika frekvenser.

Man mäter alltså ljudtryck i dB, men ljudtrycksupplevelse i Phon.
Phon och dB är per definition samma vid 1 kHz, men avviker vid andra frekvenser, och dessutom olika mycket beroende på volym. Hörseln är alltså "dubbelt olinjär" (förutom att vi dessutom har komprimerande hörsel).
Så här ser kurvorna ut:

Förklaring till dig som inte kan teknisk engelska: Threshold = gräns, i det här fallet gränsen för mänsklig hörsel. Ljud under 0 Phon hörs inte.
Den lodrätta stapeln till vänster (-10 till 130) visar verkligt ljudtryck i dB, och du kan följa ett visst ljudtryck med de vågräta linjerna som utgår från de olika dB-talen.
Underst visar tonens frekvens.
De röda kurvorna är de intressanta i sammanhanget. De visar hur du upplever volymen, räknat i Phon.

Ta 40 phon-kurvan som exempel. Strax till vänster om 40-siffran ligger den på skärningspunkten mellan 40 dB (vågrät linje som går till 40 dB på stapeln till vänster) och 1 kHz (lodrät linje som går ner till 1 kHz).
Så för att uppleva 40 Phons ljudvolym behövs 40 dB ljudtryck vid 1 kHz.
Följ nu den röda 40-Phon-kurvan åt vänster tills den skär den lodräta100 Hz-linjen. Gå sedan rakt åt vänster och du ser att ljudtrycket (dB) är c:a 63 dB (skalan till vänster).
Det betyder att du, för att uppleva samma volym (40 Phon) behöver 63 dB vid 100 Hz, medans det räcker med 40 dB vid 1 kHz.
Om du minns resonemanget om dB längre upp på sidan så innebär det att man för att uppleva samma volym (40 Phon)  när man växlar från 1 kHz till 100 Hz behöver öka ljudtrycket (och därmed förstärkareffekten) 200 gånger.
Skulle man i stället växla mellan 1 kHz och 100 Hz med samma förstärkareffekt = samma ljudtryck, så upplevs 100Hz-tonen som 23 dB svagare, trots att den i verkligheten har precis samma volym.

Så om du gör ett frekvenssvep med en tongenerator, och börjar på 100 Hz och sveper till låt oss säga 5 kHz med exakt samma effekt hela tiden, så kommer du att uppleva en väldigt ojämn ljudvolym, trots att det alltså inte är det.
Dessutom ser du att de olika phonkurvorna har olika branthet beroende på volym så man kan inte ens träna sig att höra linearitet, det kommer att vara olika på olika volym.

Hur som helst: Dels har vi den logaritmiska volymkompensationen som jämnar ut ojämnheter i ljudvolym, dels är hörseln rejält olinjär när det gäller känslighet för olika tonhöjd. Och dessutom varierar den ojämnheten beroende på volymen.
Så om någon tror att några enstaka dB avvikelse i en frekvenskurva påverkar ljudet hörbart, glöm det.
Och, som sagt, det är bara bra, annars hade vi inte haft den här diskussionen, för ingen skulle stå ut med ojämnheterna i ett rum.

Så vad är viktigt när det gäller förstärkare och högtalare? Alltså, vad hörs i verkligheten?
Det är mera komplicerade saker.

Intermodulationsdistorsion
: Om flera toner spelas samtidigt (vilket ju är fallet i nästan all musik) kan en dåligt konstruerad förstärkare ge upphov till toner som är endera skillnaden i frekvens mellan de toner som spelas, eller summan av deras frekvenser. Om grundtonerna harmonierar med varandra (vilket de gör i nästan all musik) kan ändå skillnads- eller summatonerna låta riktigt illa, det kan skära sig rejält mot musiken.

THD
(Total Harmonisk Distorsion): Ibland jobbigt, ibland bara skönt.
Rörförstärkare kan ha flera procent andratonsdistorsion, men det stör inte alls, eftersom tonen som bildas är samma ton som grundtonen fast en oktav högre. Det upplevs bara som ett lite fylligare, "varmare" ljud.
Tidiga transistorförstärkare kunde däremot ha hörbara nivåer av tredjetonsdistorsion, och det kan låta riktigt illa eftersom tonerna inte harmonierar med grundtonerna. Redan under en procent kan bli störande.
Så "THD" säger egentligen ingenting om man inte vet om det är jämna eller udda övertoner det handlar om.

Övergångsdistorsion
: I ett så kallat push-pull-slutsteg (mycket vanligt i finare förstärkare, ofta kallade klass AB) kan det bli ett litet dödläge mellan "push" och "pull", dvs när utspänningen kommer från plus och passerar nollspänning på väg mot minus (och tvärt om). När förstärkaren är ny har man normalt justerat in tomgångsströmmen så högt att det inte inträffar, men efter en tid (oftast ett antal år) kan justeringen driva så att tomgångsströmmen sjunker, och då uppstår felet. (Om den driver åt ökad tomgångsström kan den i stället överhettas och gå sönder, så vi rekommenderar ägare av äldre förstärkare att låta någon kolla tomgångsströmmen åtminstone vart 5:e år om det finns en justerings-pot för detta.

TIM (transientintermodulation): Om ett förstärkarsteg inte är snabbt nog kan en puls "bottna" det. Antag att en ton spelas, och så kommer en brant puls i musiken. Under tiden då pulsen stiger eller sjunker i spänning jämnas signalen ut, det blir alltså inte puls + ton utan bara puls. Det här går väldigt fort över, och hjärnan kompenserar för det kortvariga bortfallet av tonen. Det låter normalt trots att det var ett kort avbrott. Men när det upprepas i transientrik musik blir det tröttande för hjärnan. Med en TIM-fri förstärkare kan man lyssna aktivt i timmar utan att tröttna, men har den TIM vill man dra ner eller stänga av efter en stund. Om du stänger av förstärkaren efter en halvtimmas musik och "pustar ut" har den troligen det här problemet.

Fasfel hos övertoner
: Om en förstärkare går ner till 20 Hz vid -3 dB enligt databladet kan man tycka att det räcker. Men frekvensmätningar görs med en ren sinuston utan övertoner vilket inte alls motsvarar musik.
Basinstrument har nämligen ofta rejält med andratonstillägg, med övertonen i fas med grundtonen. Alltså: Övertonens topp hamnar där grundtonen har sin topp. De läggs ihop så maxamplituden blir summan av gundtonens och övertonens amplituder.
Men... om förstärkaren ger en fasvridning så att övertonens botten i stället hamnar vid grundtonens topp blir det tvärtom grundtonens amplitud minusövertonens amplitud just där amplituden borde vara som högst. Om ett slutsteg har flera fasvridande steg efter varandra förvärras felet. Man upplever att den djupa basen är svagare än den borde vara enligt databladet. (Det är därför CM-100 bara har AC-koppling vid själva ingångssteget med -3 dB under 5 Hz. Man upplever en fast och kraftig bas, hela vägen ner till gränsen för vad man kan höra som människa.

Brus
: Den större delen av bruset i en förstärkare är termiskt brus från motstånd. Det är tio gånger högre vid 1 MOhm än vid 10 kOhm, så det är ett större problem i rörförstärkare (och CMOS-baserade förförstärkare) som har höga motståndsvärden än i välkonstruerade förstärkare med diskreta transistorer där motståndsvärdena kan hållas lägre. (Men slarvar man vid konstruktionsarbetet kan förstås även en transistorförstärkare brusa.)
Nu kanske man inte ska ta det här med rör- eller CMOS-förstärkares brus för allvarligt , för när musiken spelar överröstas ju bruset och blir inte hörbart förrän musiken tystnar.
Fast när man konstruerar en förförstärkare med halvledare bör man förstås ändå försöka konstruera bort bruset så långt det går. Självklart har vi själva gjort så i Preamp 2.